Przed i po dozowaniu

Nowoczesne wtryskarki mają możliwość programowania dekompresji przed procesem dozowania, czyli po procesie docisku lub po czasie opóźnienia dozowania, jeżeli został on zastosowany.

Drugą opcją jaką mamy dostępną na większości maszyn to dekompresja po dozowaniu, która wycofuje ślimak po osiągnięciu nastawionej drogi lub objętości w układzie sterowania maszyny.

W obu powyższych przypadkach, wycofanie następuje w kierunku przeciwnym do wtrysku (Rysunek 1).

Wpływ dekompresji na objętość wtryskiwanego tworzywa

Istotnym czynnikiem na drodze omawiania tytułowego parametru jest zrozumienie jego wpływu na objętość dozowania, czyli na ilość tworzywa, która będzie wtryskiwania do formy wtryskowej.

Zrozumienie wpływu dekompresji na objętość tworzywa do wtrysku wymaga zrozumienia jak działa układ posuwisto zwrotny ślimaka wtryskarki. Granulat podawany przez gardziel pod podajnikiem tworzywa trafia do cylindra wtryskarki. Podczas obrotu ślimaka, granulat jest przemieszczany w kierunku dyszy wtryskowej, ulegając uplastycznieniu. Gdy uplastyczniony materiał przesuwa się przed zawór zwrotny (końcówkę ślimaka), powoduje wzrost ciśnienia w układzie. W wyniku wzrostu ciśnienia następuje wywieranie siły na zawór i ślimak, co doprowadza do jego przesuwu, aż do osiągnięcia zadanej objętości/drogi dozowania. Można to podsumować zdaniem, że nie ma możliwości przepływu tworzywa przed zawór zwrotny, jeżeli ślimak się nie obraca.

Co się w takim razie dzieje z tworzywem, kiedy stosujemy dekompresję przed dozowaniem? Jeżeli wykonam ruch ślimakiem stosując dekompresję przed dozowaniem, to obniżę ciśnienie w przestrzeni między formą a zaworem zwrotnym. Im większa będzie zastosowana dekompresja, tym większe stworzymy ryzyko powstania podciśnienia i zassania powietrza do środka. Kiedy rozpocznie się dozowanie, ślimak nie będzie się od razu wycofywał, ponieważ będzie zmuszony do uzupełnienia strat objętościowych w wyniku zastosowanej dekompresji. Takie zachowanie doprowadzi do wzrostu objętości, a jego wartość zależy m.in. od zastosowanych parametrów dekompresji i przeciwciśnienia.

W taki razie jak wygląda sytuacja w przypadku dekompresji po procesie uplastyczniania? Ruch ślimakiem bez jego obracania po procesie dozowania nie dodaje materiału do uprzednio przygotowanej dawki. Zwiększa to jednak odległość jaką ślimak będzie musiał pokonać do ustawionego punktu przełączenia. Zbyt duża dekompresja po dozowaniu może powodować zaciągnięcie powietrza. Jeżeli to powietrze dostanie się do naszego tworzywa, to będzie stanowiło dodatkowy bufor wpychający tworzywo sztuczne do układu wlewowego i następnie gniazda formującego.

Ryzyka i szanse w stosowaniu parametru dekompresji

Dekompresja (Rysunek 2) może stanowić wsparcie dla naszego procesu wtryskiwania, ale nieumiejętne jej programowanie doprowadzi do licznych problemów.

Dekompresja może powodować:

• Ryzyko dostania się powietrza do uplastycznionego materiału
• Wady w postaci srebrzeń (Rysunek 3), przypaleń na wyrobie

Jednocześnie dekompresja może:

• Ustabilizować poduszkę resztkową poprzez poprawę zamykania końcówki ślimaka
• Zmniejszyć ciśnienie występujące w grzanym kanale, w celu eliminacji „kroplenia” dyszy
• Odciążyć dysze zamykane w grzanych kanałach
• Przy długich czasach cyklu i przetwórstwie np. uniepalnionych tworzyw zmniejsza ryzyko wzrostu ciśnienia w cylindrze i zapobiega niekontrolowanemu przesuwaniu.

Programowanie dekompresji

Sposób wprowadzania parametru dekompresji może się różnić w zależności od producenta wtryskarki. Dla przykładu, w maszynach Wittmann Battenfeld ze sterowaniem B6, dekompresję wprowadza się w sposób względny tj. wprowadzenie 1 cm3, cofa ślimak z aktualnej pozycji o 1 cm3 (Rysunek 4).

Czyli jakie wartości możemy stosować dla dekompresji?

Podczas ustawiania drogi/objętości dekompresji możemy posłużyć się kilkoma metodami. To, która metoda będzie odpowiednia w Twoim procesie, uzależnione jest od wielu czynników (rodzaj tworzywa, temperatury cylindra, wielkość poduszki, przeciwciśnienie podczas dozowania, sprawność końcówki ślimaka, wielkość dozy itd.). Oto kilka propozycji:

• Ograniczyć się do wartości 10% objętości dozowania – jest to szybki sposób, który zależy od wielu czynników. Dla przykładu, przy dużym przeciwciśnieniu podczas dozowania, powinniśmy zbliżać się do wartości 10%, natomiast przy niskim przeciwciśnieniu wartość tą obniżamy.
• Pozycja dekompresji zależna od wskaźnika płynięcia – to drugi sposób na programowanie omawianego parametru. W tabeli pokazane są możliwe drogi dekompresji w zależności od współczynnika płynięcia.
  

  MFR	Droga dekompresji
  Do 15 g/10 min	2 ~ 4 mm
  15 – 25 g/10 min	5 ~ 8 mm
  25 – 50 g/10 min	10 ~ 15 mm

• Droga dekompresji zależna od skoku pierścienia końcówki ślimaka – to trzeci sposób, który wymaga wiedzy odnośnie do zastosowanej końcówki ślimaka.

Jeżeli z jakiegoś powodu w procesie ustawiona jest wyższa temperatura tworzywa niż zalecana przez producenta, to jest to powód do użycia wyższej dekompresji niż zalecane powyżej.

Nie możemy zapomnieć o prędkości dekompresji, który towarzyszy omówionej powyżej drodze/objętości. Prędkość programujemy w taki sposób, żeby wtryskarka wykonując dekompresję robiła to w sposób łagodny, bez zbędnych szarpnięć. Współczynnik płynięcia będzie w tym przypadku najlepszym przykładem – większą szybkość będziemy ustawiać dla wysokiego współczynnika płynięcia, mniejszą dla niskiego współczynnika płynięcia.

Podsumowanie

Dekompresja stanowi jeden z kluczowych parametrów każdego procesu wtryskiwania. Pomaga ustabilizować jeden z najważniejszych parametrów wynikowych – poduszkę resztkową, która bezpośrednio wpływa na jakość wtryskiwanej części. Wydłuża także trwałość zaworu zwrotnego.

Jednak nieumiejętne jej programowanie może narobić wiele kłopotów w naszym procesie, dlatego zwracajcie uwagę na ryzyka jakie ze sobą niesie.

Artykuł Dekompresja pochodzi z serwisu ASCONS.

Punkt przełączenia na docisk następuje w chwili zakończenia fazy wtryskiwania i przejściu na docisk w celu uzupełnienia strat skurczowych.

Zbyt wcześnie lub zbyt późno ustawiony punkt przełączania jest jednym z najczęstszych przyczyn nieoptymalnie ustawionego procesu i tym samym wyprasek o gorszej jakości.

1. Za wcześnie ustawiony punkt przełączenia powoduje:
   • spadek ciśnienia w formie i powstanie widocznych śladów na powierzchni części,
   • niecałkowite wypełnienie formy i powstanie niedolewu,
   • wahania masy wypraski,
   • większy skurcz tworzywa,
   • zapadnięcia, jamy skurczowe,
   • uwidocznienie się linii łączenia.
2. Zbyt późne przełączenie na docisk jest przyczyną:
   • wzrostu ciśnienia i powstaniu wypływek,
   • wysokich naprężeń w wyprasce,
   • uchylenia się formy wtryskowej,
   • dużego obciążenia układu zamykania maszyny,
   • uszkodzenia formy,
   • odsunięcia agregatu wtryskowego i wycieku materiału z połączenia pomiędzy dyszą wtryskową i tuleją.

Biorąc pod uwagę bezwładność układów hydraulicznych oraz dokładność elementów pozycjonujących punkt przełączania powinniśmy ustawić na poziomie 95-98% wypełnienia gniazda formującego (Rysunek 2).

Zakłócenia punktu przełączenia na docisk

Ponieważ na proces wtryskiwania wpływają również zakłócenia zewnętrzne, idealny punkt przełączenia na docisk może ulegać zmianie podczas trwającej produkcji. To wymusza na nas ciągłą regulację ustawień maszyny po to, żeby zapewnić stałą jakość wyrobu.

Optymalnie ustawiony punkt przełączenia na docisk w dużym stopniu zależy od umiejętności, wiedzy i doświadczenia ustawiacza, który odpowiada za ustawienie procesu. Jako ustawiacze czy inżynierzy lub technolodzy zapewne wykonywaliście to w sposób eksperymentalny i nie ma w tym nic złego. Ja także w ten sposób ustawiam ten punkt. Wraz z postępem w rozwoju maszyn wtryskowych i ich systemów sterowania pojawiają się coraz częściej dodatkowe opcje, które to wyznaczanie wspomagają. Przykładem jest propozycja firmy Wittmann Group, która oferuje oprogramowanie HiQ Flow, dzięki któremu wtryskarka kompensuje wahania temperatury i płynięcia tworzywa (Rysunek 3). W przypadku wystąpienia odchylenia, maszyna oblicza wielkość kompensacji i dokonuje zmiany punktu przełączenia, aby zachować stałą jakość części.

Metody przełączania z fazy wtrysku na docisk

Istnieje wiele sposobów przełączenia się na docisk. Jako odpowiedzialny za ustawienie procesu wtrysku musisz wziąć pod uwagę wady i zalety każdego z nich.

Dostępnymi metodami przełączenia na docisk są m.in. przełączenie w zależności od pozycji ślimaka (objętość, droga), ciśnienia wtrysku, czasu wtrysku oraz z wykorzystaniem zewnętrznych czujników jak np. czujnik ciśnienia w formie czy też czujnik temperatury w formie.

W praktyce utrwaliła się metoda zależna od położenia ślimaka oraz metoda z wykorzystaniem czujnika ciśnienia w formie, która jest coraz częściej wykorzystywana w budowie nowych form wtryskowych. W pierwszej metodzie zależnej od położenia ślimaka następuje przełączenie w momencie osiągnięcia zadanej wartości pozycji na potencjometrze drogi ślimaka. Przełączenie w przypadku czujnika ciśnienia umieszczonego w formie następuje po osiągnięciu zadanej wartości ciśnienia, które programujemy w sterowniku maszyny lub z wykorzystaniem zewnętrznego układu nadzorującego omawiane ciśnienie. W porównaniu do ciśnienia wtrysku, ciśnienie w formie wtryskowej zapewnia lepszą kontrolę procesu zapewniając lepszą jakość części. Z tego powodu czujniki ciśnienia montowane w formach są coraz bardziej popularne w produkcji precyzyjnych wyprasek.

Wpływ parametrów na jakość wypraski

Stabilność procesu wtrysku i powtarzalna jakość produkowanych części to ważne aspekty dla każdego z nas. Ale w jaki sposób na jakość wypraski wpływają różne strategie punktu przełączania?

Odpowiedź na to pytanie możemy znaleźć w specjalistycznych badaniach wykonanych przez grupę roboczą ds. procesu przy Instytucie Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych (IKV) w Aachen. Przywołana grupa robocza wykonała badania produkując elementy z polipropylenu (PP) o masie 27 g (Rysunek 4).

Grupa robocza ustaliła siedem parametrów (Tabela 1), dla których zmieniała wartości o określoną zmienną. Do badania przyjęła dwie metody przełączania na docisk tj. przełączanie w zależności od pozycji ślimaka oraz przełączenie w zależności od ciśnienia w gnieździe formującym. Obie metody przełączania na docisk mają różne kompensacje fluktuacji procesu. Przełączanie po pozycji ślimaka jest podatne na wahania dozowania, natomiast przełączenie zależne od ciśnienia ma wysoką zależność od lepkości stopu.

Zespół z Aachen obliczył odchylenie standardowe dla masy wypraski, jej długości i szerokości (Tabela 2) z uwzględnieniem wszystkich powyższych parametrów.

Jak przełączenie wpływa na jakość wypraski

Aby określić wpływ metody przełączenia na jakość części, grupa robocza skoncentrowała swoje badania na długości wypraski. W przypadku tej cechy jakości, obie metody przełączania mają porównywalną odtwarzalność. Wyniki analizy przedstawia Rysunek 5. Zauważalny jest wpływ parametrów wtryskarki dla obu metod przełączenia na docisk. Cecha długości wypraski zmienia się w zależności od rodzaju przełączenia. Zdecydowanie zachęcam do dokładnego przeanalizowania wyników badań.

Przeprowadzone próby wskazują jednoznacznie, że ustandaryzowanie parametrów procesu dla różnych metod przełączania na docisk nie jest możliwe. Punkt przełączenia jest newralgicznym punktem w procesie wtryskiwania. W punkcie tym następuje zmiana pomiędzy dwiema regulowanymi zmiennymi prędkości i ciśnienia, a to ma bezpośredni wpływ na jakość części.

Dobre praktyki w ustawianiu punktu przełączania

Już wiemy, że dokładność i powtarzalność punktu przełączenia zależy m.in. od wybranej metody przełączania na docisk. Aby utrzymać w ryzach jakość wypraski i cieszyć się optymalnym procesem wykorzystaj poniższe wskazówki podczas programowania procesu:

• ustaw punkt przełączenia na 95-98% wypełnienia gniazda formującego,
• użyj przełączania na docisk w zależności od ciśnienia w formie, jeżeli narzędzie i maszyną są odpowiednio doposażone. Metoda ta jest najbezpieczniejsza dla formy i wskazuje nam rzeczywiste ciśnienie występujące w formie,
• jeżeli nie dysponujesz możliwością przełączenia po ciśnieniu w formie, użyj przełączenia w zależności od pozycji ślimaka (objętości). Jest to najbardziej powszechna metoda przełączania na docisk. Używaj przy tym ciśnienia specyficznego, żeby odczytywać jego wartość na czole ślimaka.
• zwróć uwagę, czy ślimak przesunięty maksymalnie do pozycji opróżnienia wskazuje 0 (zero). Zdarzają się sytuacje, że układ kontroli ulega rozregulowaniu zaburzając odczyt. Miałem również okazję doświadczyć jak pracownik wchodzący na maszynę naciska butem na potencjometr ślimaka – to w konsekwencji prowadzi do błędnych odczytów.
• kontroluj pozycję punktu przełączania z wykorzystaniem dostępnych opcji na maszynie,
• pojawiające się wahania punktu przełączania na docisk możesz zmniejszyć poprzez zredukowanie prędkości wtrysku tuż przed jego osiągnięciem.
• Korzystaj z nowych opcji na wtryskarkach jak HiQ firmy Wittmann czy APC firmy Krauss Maffei, dzięki którym jeszcze dokładniej będziesz nadzorował swój proces.

Podsumowanie

Punkt przełączania na docisk to jeden z najtrudniejszych parametrów do ustawienia w całym procesie wtryskiwania. Po wynikach badań grupy roboczej z Aachen możemy zauważyć, że metoda przełączenia ma bezpośredni wpływ na jakość produkowanej części. Trzeba wielu prób i czasu spędzonego przy wtryskarce, żeby nabrać doświadczenia i radzić sobie z optymalnym ustawieniem parametrów. Na szczęście rozwój i ciągłe badania zmierzają w kierunku automatycznej regulacji punktu przełączenia co zdecydowanie ułatwi nam pracę.

Artykuł Punkt przełączania na docisk pochodzi z serwisu ASCONS.

Omawiając zagadnienie ciśnienia we wtryskarce musimy wspomnieć o różnicy pomiędzy ciśnieniem hydraulicznym a ciśnieniem specyficznym, które jest wyznaczane poprzez współczynnik intensyfikacji wtryskarki.

Współczynnik intensyfikacji maszyny

Jest to stosunek ciśnienia uplastycznionego tworzywa przed końcówką ślimaka, w porównaniu do ciśnienia oleju w tłoku wtryskowym wtryskarki.

Ciśnienia te różnią się znacznie. Ciśnienie wtrysku to ciśnienie wywierane bezpośrednio na tworzywo sztuczne przez tłok, co w konsekwencji powoduje przepływ materiału. Ciśnienie hydrauliczne to ciśnienie w bloku zaworowym zaraz za głównym przewodem zasilającym z pompy, które porusza tłokiem wtryskowym.

Współczynnik intensyfikacji wtryskarki jest stały dla danej maszyny a jego wartość możemy odczytać z dokumentacji technicznej. Mieści się on zwykle w przedziale od 7 do 15.

Możemy obliczyć ciśnienie specyficzne wykorzystując poniższy wzór oraz Rysunek 1.

Gdzie:
A_h – pole powierzchni tłoka wtryskowego
A_m – pole powierzchni w cylindrze wtryskowym
P_h – ciśnienie hydrauliczne
P_m – ciśnienie specyficzne

Ciśnienie wtrysku i jego straty w drodze do formy

Kiedy tworzywo przepływa przez dyszę wtryskową oraz tuleje wlewową w formie wtryskowej doświadcza strat ciśnienia z powodu oporów przepływu. Po wpłynięciu w obszar formowania, tworzywo napotyka chłodny stempel i matrycę, ochładza się zmniejszając efektywną średnicę przepływu, co z kolei powoduje dalsze spadki ciśnienia. Ten spadek ciśnienia ma bezpośredni wpływ na zmniejszenie prędkości wtrysku. Żeby łatwiej zrozumieć zależność ciśnienia wtrysku i prędkości posłużę się pewną analogią:

Jeżeli podróżujemy samochodem z ustawioną stałą prędkością na tempomacie po płaskiej nawierzchni to auto porusza się wykorzystując stały moment obrotowy. Co się jednak stanie, kiedy napotkamy wzniesienie? W celu utrzymania stałej prędkości jazdy, samochód napotykając wzniesienie – zwiększy moment obrotowy.

Taka sama zależność występuje w procesie wtryskiwania: żeby utrzymać zadaną prędkość wtryskiwania, maszyna wykorzystuje ciśnienie wtrysku, które ustawiamy na ekranie wtryskarki. Zwiększając prędkość będziemy potrzebować więcej ciśnienia, które maszyna będzie mogła wykorzystać.

Omówiony powyżej spadek ciśnienia bezpośrednio wpływa na efektywne ciśnienie występujące w gnieździe formującym. Analiza krzywej ciśnienia wtrysku z maszyny oraz krzywej ciśnienia z formy wtryskowej (jeżeli forma wyposażona została w czujniki ciśnienia) pozwoli nam lepiej zrozumieć omawiane spadki ciśnienia (Rysunek 2).

Ciśnienie ograniczające jako zabezpieczenie formy

Ciśnienie wtrysku to jeden z parametrów wyznaczania siły zwarcia formy wtryskowej. Jego niedoszacowanie jak i zawyżenie ma wpływ m.in. na jakość wypraski czy koszt formy wtryskowej.

Niekontrolowany wzrost ciśnienia przy niepoprawnie ustawionych parametrach procesu może spowodować wiele problemów z wypraską czy też formą wtryskową, np.:

• Uchylenie formy wtryskowej powodując wypływki na płaszczyźnie podziału.
• Zakleszczenie formy wtryskowej w wyniku jej odkształcenia.

Ustawiając odpowiednie wartości ciśnienia i uruchamiając jego kontrolę zabezpieczamy się przed niekontrolowanym wzrostem ciśnienia np. w wyniku zaczopowania jednej z przewężek.

Nowoczesne maszyny pozwalają nadzorować krzywą ciśnienia w całym przebiegu procesu. Dzięki temu możemy wyznaczyć odpowiednią tolerancję, kontrolować i ewentualnie przerwać proces, kiedy pojawi się anomalia. Takie zabezpieczenie jest dobrym rozwiązaniem przy wielu punktach wtrysku z wykorzystaniem wtrysku sekwencyjnego, kaskadowego czy też wypełniania form wielogniazdowych (Rysunek 3).

Zasady programowania ciśnienia wtrysku

1. Maksymalne ciśnienie wtrysku staraj się utrzymać poniżej 80% maksymalnego dostępnego ciśnienia wtryskarki.
2. Dla zapewnienia odpowiedniego wypełnienia gniazda formującego bez wpływu na prędkość wtryskiwania ustaw ciśnienie ograniczające o 10% większe niż maksymalne ciśnienie w punkcie przełączenia.
3. Stosując wtrysk sekwencyjny, gdzie ciśnienia wtrysku mogą wykazywać piki na drodze wypełniania stosuj profilowanie ciśnienia ograniczającego.
4. Unikaj nagłego przejścia ciśnienia pomiędzy kolejnymi profilami wtrysku w celu zachowania zasady możliwie stałej prędkości przepływu uplastycznionego stopu.

Podsumowanie

Ustawiając parametry procesu zadbaj o odpowiednie ograniczenie ciśnienia wtrysku i wykorzystaj możliwości jakie dają nowoczesne wtryskarki – programuj obwiednie krzywej ciśnienia. Tak ustawiony i zabezpieczony proces z pewnością pozwoli uniknąć wielu problemom związanym z jakością części i sprawnością formy wtryskowej.

Artykuł Ciśnienie wtrysku pochodzi z serwisu ASCONS.

Projektuj optymalnie

Części projektowane pod proces wtryskiwania mają odpowiednie zalecenia dotyczące ich konstrukcji. Stosowanie tych zaleceń, poza poprawą jakości części, ma również wpływ na zużycie energii elektrycznej podczas produkcji.

Różne rodzaje tworzyw mają różne zalecenia w zakresie długości przepływu w stosunku do grubości ścianki. Zrozumienie zachowania się tworzywa podczas przepływu dostarcza bezcennych informacji, które mają bezpośredni wpływ na koszty produkcji (Rysunek 2).

Grubość żebra u podstawy i jego wysokość to kolejny obszar projektu wypraski, dzięki któremu możemy zaoszczędzić energię podczas produkcji. Grube żebro wymaga dużych ciśnień, żeby nie wystąpiła wada, którą nazywamy wciągiem. Stosunek grubości żebra do podstawowej grubości ścianki powinien mieścić się w zakresie 40-60%. Natomiast wysokość żebra powinna być < 4x grubości ścianki (Rysunek 3).

Taki projekt wypraski daje możliwość uzyskania szerokiego okna procesowego, zapewnia niskie straty ciśnienia, co bezpośrednio wpływa na optymalną produkcję elementów wtryskiwanych.

Kontroluj suszenie tworzywa

Niektóre tworzywa termoplastyczne należą do grypy materiałów higroskopijnych (np. PA, PC, PET) co wymusza ich suszenie przed wykorzystaniem do produkcji. Faza suszenia tworzywa zużywa nawet 15% całkowitej energii zużywanej do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Odpowiednie wykorzystanie suszarek i ich optymalne ustawienie może przynieść duże oszczędności energii. Punkt rosy suszarki ze złożem molekularnym powinien mieścić się w zakresie -25°C do -50°C. Im bliżej -50°C będzie ustawiony tym większe będzie zużycie energii, które nie spowoduje istotnego przyspieszenia suszenia.

Jeżeli istnieje możliwość zastosowania tworzywa niechłonącego wilgoci bez wpływu na właściwości wypraski to warto przemyśleć ten krok. Wybór niehigroskopijnych tworzyw sztucznych, tam gdzie jest to możliwe, przyczyni się do znaczących oszczędności w zużyciu energii elektrycznej.

Utrzymuj temperaturę formy ograniczając straty ciepła

Wykorzystanie do produkcji technicznego tworzywa (np. PA, POM) wymaga stosowania wysokich temperatur formy, nawet powyżej 100°C. Forma, która jest zamocowana na wtryskarce styka się z płytą maszyny całą powierzchnią mocującą. Tak duża powierzchnia styku powoduje istotny przepływ ciepła z formy do konstrukcji maszyny. Odbiór ciepła przez maszynę wpływa na pracę termostatu, który w takim przypadku będzie zużywał większą ilość energii w celu zapewnienia stabilnej temperatury formy.

Dobrą praktyką w opisanym powyżej przypadku jest stosowanie płyt izolacyjnych na formach wtryskowych, które zdecydowanie zminimalizują proces przepływu ciepła do konstrukcji maszyny (Rysunek 4).

Ogranicz starty ciepła na cylindrze wtryskowym

Maszyna wtryskowa wymaga dużej ilości energii do pracy. Rozgrzanie i utrzymanie temperatury cylindra wtryskowego pochłania jej znaczącą ilość. Maty termoizolacyjne pozwalają w znaczny sposób zniwelować występujące straty energii cieplnej (Rysunek 5). Zastosowanie mat termoizolacyjnych zmniejsza ilość energii elektrycznej używanej do ogrzania cylindrów wtryskarki nawet o 40% (Rysunek 6). Pieniądze zainwestowane w zakup mat termoizolacyjnych zwracają się już po kilku miesiącach.

Maty termoizolacyjne polecane są przede wszystkim tam, gdzie mamy mono produkcję lub ewentualne zmiany tworzywa nie wymuszają dużych zmian temperatury cylindra. Związane jest to z długim oczekiwaniem na wychłodzenie cylindra np. przy zmianie tworzywa z PA6.6 na PE (czyli obniżenie z temperatury ~290°C do temperatury ~210°C). Czas oczekiwania na zmniejszenie temperatury ma w takim przypadku bezpośredni wpływ na wydłużenie czasu przezbrojenia.

Inwestuj w ludzi

Efektywność energetyczna to nie tylko projekt wypraski czy sprzęt wykorzystywany do produkcji. Istotną rolę odgrywa także sposób funkcjonowania wtryskowni. Szkol swoich pracowników poprzez szkolenia wewnętrzne oraz zewnętrzne, które będą podnosić świadomość i przyczyniać się do oszczędności energii.

Kluczowe czynniki, o które powinien zadbać pracownik to m.in. reakcja na wszelkiego rodzaju wycieki tj. sprężonego powietrza, wody, oleju. Każdy taki ubytek medium wpływa na bezpieczeństwo pracy i zużycie energii. Ich szybka eliminacja pozwala podnieść efektywność funkcjonowania zakładu produkcyjnego.

Optymalnie ustawiony proces wtrysku to podstawa w każdej wtryskowni. Korzystając ze szkoleń z zakresu ustawiania parametrów wtrysku masz możliwość podniesienia kwalifikacji pracownika i przyczynienia się do zmniejszenia strat. Tego typu inwestycja podnosi również morale, które mają bezpośredni wpływ na zaangażowanie w pracy.

Podsumowanie

Włączenie oszczędzania to nie moda, to konieczność która umożliwi dalsze funkcjonowanie i rozwój firm z branży przetwórstwa tworzyw sztucznych.

Kilka przykładów przytoczonych w tym artykule, które mogą zwiększyć efektywność energetyczną wtryskowni zdecydowanie nie wyczerpuje wszystkich dostępnych opcji. Wdrażaj zmiany małymi, zdecydowanymi krokami – zacznij produkować efektywniej.

POBIERZ PDF: Włącz oszczędzanie na wtryskowni

Artykuł Włącz oszczędzanie pochodzi z serwisu ASCONS.

Zakres temperatury przetwórstwa tworzyw częściowo krystalicznych jest wąski w odróżnieniu do tworzyw amorficznych. Podczas wtrysku tworzywa częściowo krystalicznego do formy, temperatura czoła płynącego materiału nie może spaść poniżej dopuszczalnego zakresu. Ten wąski zakres przetwórstwa polimerów częściowo krystalicznych powoduje, że musi być ono możliwie szybko wtryskiwane do formy.

Tworzywa amorficzne mają szeroki zakres temperatur przetwórstwa i z tego powodu dopuszczalne są powolne prędkości wtrysku. Należy jednak mieć na uwadze, że front płynącego stopu musi pozostawać powyżej minimalnej temperatury przetwórstwa.

Naprężenia ścinające i szybkość ścinania

Podczas wtryskiwania tworzyw do formy należy uważać, żeby nie przekroczyć dopuszczalnych naprężeń ścinających oraz maksymalnej prędkości ścinania. Obie wartości są specyficzne dla przetwarzanego materiału (Rysunek 2) a ich weryfikację możemy wykonać z pomocą programów do symulacji procesu wtrysku (np. Moldflow) (Rysunek 3, Rysunek 4).

Przy małych średnicach przewężek i dużych prędkościach wtrysku bardzo łatwo będzie osiągnąć maksymalne dopuszczalne wartości naprężeń i szybkości ścinania. Stanowi to ryzyko uszkodzenia łańcuchów polimerowych i utraty własności tworzyw sztucznych.

Warstwa zakrzepnięta

Podczas przepływu tworzywa na powierzchni gniazda formującego tworzy się warstwa zakrzepnięta, która ogranicza pole przekroju przepływu. Wynika to z zastygnięcia przyściennej warstwy tworzywa. Stosowanie niskich prędkości wtryskiwania powoduje nadmierny wzrost ciśnienia w gnieździe i utrudnia jego wypełnienie (Rysunek 5).

Jeżeli do produkcji wykorzystujesz materiał, który ma niską lepkość, to nie używaj nadmiernej prędkości wtrysku. Duża prędkość wtrysku  przy niskiej lepkości tworzywa generuje wysoką szybkość ścinania i tworzywo może osiągnąć temperaturę degradacji.

Profilowanie prędkości wtrysku

Nowoczesne maszyny mają możliwość stosowania nawet 10 stopni do profilowania prędkości. Czy to oznacza, że wszystkie stopnie powinny być wykorzystane?

Odpowiedź na to pytanie jest jedna – ilość wykorzystywanych stopni profilowania powinna być możliwie najmniejsza (Rysunek 6). Zawsze zalecam próbować ustawiać wtrysk z wykorzystaniem stałej prędkości wtrysku i dopiero w razie potrzeby dodawać kolejny profil, np. w celu spowolnienia prędkości pod koniec wypełnienia gniazda formującego. Mała ilość punktów profilowania niesie za sobą kilka korzyści, np. łatwość ustawienia profilu na innej maszynie i osiągnięcie podobnego czasy wtrysku, niskie ryzyko niekontrolowanej zmiany prędkości wynikające z linearyzacji zaworu wtrysku.

Profilowanie jest zalecane dla wyrobów o skomplikowanej konstrukcji w celu osiągnięcia stałej prędkości płynięcia tworzywa w gnieździe.

Wtryskiwanie wolno-szybko-wolno jest zalecane w układach zimno kanałowych oraz układach hybrydowych (gorący kanał + zimny wlewek). Niska prędkość początkowa zmniejsza ryzyko powstania wady „jetting” oraz zmniejsza naprężenia występujące w przewężce. Zwolnienie prędkości na końcu drogi płynięcia zmniejsza ryzyko przypalenia oraz ułatwia dokładne przełączenie na fazę docisku.

Bezpośredni wtrysk z wykorzystaniem gorących kanałów daje możliwość wtrysku z większą prędkością początkową ale koniec wypełnienia powinien być wolny z tego samego powodu co powyżej przedstawiony.

Podsumowanie

Prędkość wtrysku jest kluczowym parametrem w ustawianiu procesu wtrysku. Jak każdy inny parametr, zależy ona od wielu czynników. Ustawienie jej zbyt wolno jak i zbyt szybko będzie miało wpływ na wyrób. Znajomość wszelkich czynników mających wpływ na jej optymalne ustawienie jest warunkiem koniecznym i wymaga wielu godzin doświadczenia. Przy programowaniu prędkości wtrysku zwracaj uwagę na to z jakim tworzywem masz do czynienia, czy nie ma ryzyka przekroczenia dopuszczalnych naprężeń ścinających i prędkości ścinania, miej świadomość wpływu warstwy zakrzepniętej na przepływ tworzywa oraz świadomie wykorzystuj profilowanie prędkości.

POBIERZ .PDF – Prędkość wtrysku

Artykuł Prędkość wtrysku pochodzi z serwisu ASCONS.

[ PL ]

Niniejsza instrukcja jest przeznaczona dla wszystkich osób zaangażowanych w obsługę i monitorowanie systemu robota.
Są odpowiedzialni za zapewnienie płynnego działania systemu robota. Jeśli wystąpi błąd, powinni być w stanie wyszukać oznaki przyczyny błędu i wywołać kluczowe sekwencje programu.
W tym celu konieczne jest nauczenie się obsługi systemu sterowania. Niniejsza instrukcja wyjaśnia, jak bezpiecznie obsługiwać system sterowania.

[ ENG ]

This manual is intended for all persons involved in the operation and monitoring of the robot system.
They are responsible for ensuring that the robot system runs smoothly. If a fault occurs they should be able to search for signs of the cause of the fault and call up key program sequences.
In order to do this it is necessary to be learn how to use the control system. This manual explains how to operate the control system safely.

Artykuł User´s Manual UNIROB R10S – UNILOG B4 pochodzi z serwisu ASCONS.

Suszenie tworzyw sztucznych

Proces kontroli zawartości wilgoci w tworzywie to czynność wymagająca użycia specjalistycznych urządzeń. Pomiar wilgotności za pomocą wag analitycznych (grawimetrycznych) może nie być wystarczający, ponieważ ta metoda ma tendencję do mierzenia innych lotnych składników próbki. Metody chemiczne, takie jak miareczkowanie Karla Fischera jest zbyt kosztowne do szybkiej analizy zawartości wilgoci. Niezwykle precyzyjną metodą oznaczania wilgotności resztkowej jest metoda wodorku wapnia stosowana przez firmę Brabender Messtechnik, która zastosowana jest w mierniku wilgotności AQUATRAC-V (Rys. 2).

Duża część tworzyw jak np. PP, PE, PS nie ma własności higroskopijnych i wilgoć może osadzić się niemal wyłącznie na ich powierzchni. Sytuacja jednak ulega zmianie, kiedy do tworzywa niewykazującego skłonności do wchłaniania wilgoci, dodamy wypełniacz, który jest higroskopijny. W takim przypadku tworzywo zaczyna pochłaniać wilgoć i należy poddać je procesowi suszenia.

Większość tworzyw posiada jednak własności higroskopijne, są to m.in. PA, PC, PET, ABS, ASA, w których wilgoć będzie penetrować wnętrze granulatu. W przypadku takich tworzyw należy stosować proces suszenia.

Podstawowe suszarki z wymuszonym obiegiem powietrza pobierają je z otoczenia, podgrzewają i wprowadzają do suszarki. Tego typu urządzenia nie nadają się do tworzyw silnie higroskopijnych (np. PA). W procesie suszenia takich tworzyw, należy stosować urządzenia ze specjalnym środkiem osuszającym, w celu osiągnięcia odpowiedniego punktu rosy (Rys. 3).

Efektywne suszenie tworzyw wymaga:

• Doboru odpowiedniej temperatury
• Utrzymania punktu rosy na odpowiednim poziomie
• Stabilnego przepływu powietrza
• Czasu w powyższych warunkach

Suszenie tworzyw sztucznych – Temperatura

Temperatura jest parametrem, który wpływa na ruch cząsteczek wilgoci w otoczeniu, a jej odpowiedni dobór jest istotnym aspektem w kontekście suszenia granulatu. W celu odpowiedzi na pytanie jaka jest najlepsza temperatura suszenia, odpowiedzi należy szukać w broszurach dostawców granulatu i kartach technicznych dla danego tworzywa. Istnieją ogólne wytyczne (Tab. 1), ale powinny one być traktowane jako wstępne parametry nastawcze, a następnie skorygowane po otrzymaniu dokumentów od dostawcy materiału.

Punkt rosy

Punkt rosy to temperatura, w której wilgoć zawarta w powietrzu ulegnie kondensacji. W celu zapewnienia skutecznego suszenia, punkt rosy powietrza powinien wynosić od -25°C do -50°C.

Niemożność osiągnięcia punktu rosy na odpowiednim poziomie może wynikać m.in. z:

• Nieodpowiedniego lub zużytego środka osuszającego. Środek osuszający należy wymieniać zgodnie z czasookresem podanym w dokumentacji technicznej suszarki.
• Uszkodzone/wypalone grzałki regeneracyjne. Sprawność grzałek należy sprawdzać min. raz do roku. Jeżeli będą uszkodzone – wzrośnie punkt rosy.
• Uszkodzone uszczelnienia/węże. Kontroluj stan uszczelnień i przewodów, którymi przesyłane jest powietrze. Ewentualne uszkodzenia będą zmniejszać efektywność suszenia.

Należy mieć świadomość, że dla suszarek z wieloma złożami osuszającymi, zużyciu może ulec tylko jedno ze złóż. Wyrywkowa kontrola punktu rosy może uniemożliwić wychwycenie awarii. Oznacza to, że kontrola punktu rosy musi odbywać się w sposób ciągły w przestrzeni czasu.

Przepływ powietrza

Przepływ powietrza jest niezbędny do przeniesienia ciepła na granulat i usunięcia z niego wilgoci. Zalecenia określające niezbędny przepływ powietrza suszącego, mogą być różne w zależności od producenta suszarki. Na przepływ powietrza ma wpływ wiele czynników m.in. gęstość nasypowa tworzywa, która jest jednostką objętości surowca wraz z porami i luźną przestrzenią pomiędzy granulkami, zawartość przemiału, objętość leja suszącego, czystość filtrów itp.

Prawidłowy dobór wielkości leja suszącego zapewnia optymalną pracę całego zespołu suszącego. Przepływ powietrza jest zaburzony np. wtedy, kiedy zasypujemy tworzywem lej suszący poniżej połowy jego objętości. W rezultacie zwiększamy ryzyko przesuszenia lub uszkodzenia termicznego suszonego tworzywa (Rys. 4).

Czas suszenia

Czas suszenia jest uzależniony od wielkości leja suszącego i objętości pobieranego materiału, który zależy m.in. od ilości podłączonych maszyn pod dany lej suszący. Zasobnik jest zaprojektowany w taki sposób, aby zapewnić przepływ tworzywa zgodnie z zasadą FIFO. Czas suszenia granulatu oznacza czas, w którym granulat poddany jest odpowiednim warunkom suszenia. Jeżeli pozostałe parametry są w odpowiedni sposób ustawione i kontrolowane, utrzymanie stałego czasu suszenia będzie stanowić gwarancję uzyskania optymalnej wilgotności tworzywa do wtrysku. W przypadku przekroczenia czasu suszenia tworzywa może dojść do pogorszenia własności fizycznych i przetwórczych materiału. Przykładem może być PA, który zwiększa swoją lepkość w wyniku przesuszenia, co może utrudniać właściwe wypełnienie gniazda formującego.

Podsumowanie

Suszenie tworzyw sztucznych stanowi istotny punkt w projektowaniu procesu wtrysku. W przypadku wielu tworzyw sztucznych, a w szczególności materiałów wykazujących tendencję do wchłaniania wilgoci, kluczowym aspektem jest zastosowanie właściwej metody suszenia oraz poprawnego ustawienia i utrzymania parametrów suszenia: temperatury, punktu rosy, przepływu powietrza i czasu.

Artykuł „Proces suszenia w technologii wtryskiwania” znajdziecie w czasopiśmie PlastNews w ramach cyklu „Ustawianie parametrów procesu wtrysku tworzyw sztucznych”. Ponadto poniżej, jak już zawsze czynię, zamieszczam link do pobrania wersji .pdf

POBIERZ PDF: Proces suszenia w technologii wtryskiwania

Artykuł Suszenie tworzyw sztucznych pochodzi z serwisu ASCONS.

Tarcie, które powstaje w wyniku obracania się ślimaka, zapewnia dodatkowe źródło ciepła od wewnętrznej strony cylindra. Wysokie obroty ślimaka generują duże ścinanie i pomagają w uplastycznieniu tworzywa. Weryfikacja wpływu temperatury tarcia na stop tworzywa powinna odbyć się po kilkunastu minutach pracy maszyny w trybie automatycznym. Więcej o pomiarze temperatury dowiesz się z artykułu temperatury układu plastyfikacji do którego serdecznie odsyłam.

Wpływ prędkości dozowania na tworzywo i jego dodatki

Stosowanie niskich prędkości dozowania zmniejsza ryzyko uszkodzenia tworzywa, stosowanych barwników czy wypełniaczy długowłóknistych i środków zmniejszających palność. Podczas przetwarzania materiałów wzmocnionych włóknem szklanym, przy zbyt dużych prędkościach dozowania, może dochodzić do ich skracania. Będzie to miało wpływ na badania wytrzymałościowe, którym są poddawane wtryśnięte części. Dodatki zmniejszające palność tworzyw sztucznych mogą ulegać degradacji jeżeli prędkość dozowania będzie zbyt szybka. Może to wpłynąć na zmniejszenie ich udziału w stopie oraz na klasę palności.

Ustawianie prędkości dozowania

Prędkości obrotowe ślimaka są często ustawiane w taki sposób, żeby czas dozowania był krótszy niż czas chłodzenia. Jeżeli czas dozowania będzie dłuższy od czasu chłodzenia maszyna wstrzyma otwarcie formy do momentu jego zakończenia. Niestety wpłynie to na czas cyklu produkcyjnego. W praktyce przyjmuje się zasadę, że czas dozowania powinien zakończyć się na około 2 sekundy przed zakończeniem czasu chłodzenia. Wyjątkiem od powyższej reguły jest doposażenie maszyny w dodatkowy układ hydrauliczny lub silnik elektryczny, obsługujący w sposób niezależny proces dozowania. Dzięki temu możemy kontynuować proces uplastyczniania w czasie, gdy forma wtryskowa się otwiera i wyformowuje wypraskę.

Należy pamiętać, że w przypadku dozowania przy otwartej formie, ciśnienie uplastyczniania może powodować wypływanie tworzywa z punktów wtrysku. Problem ten może się pojawić w przypadku układów zimno kanałowych, gdzie tworzywo będzie wpływać do kanałów. W formach z gorącymi kanałami może wystąpić kroplenie układu gorąco kanałowego. Powyższe problemy mogą doprowadzić do powstania oporów podczas wtrysku, które w konsekwencji znacząco utrudnią lub nawet uniemożliwią wtrysk tworzywa do formy. W takim przypadku musisz wyposażyć układ gorąco kanałowy w dysze zamykane lub doposażyć jednostkę plastyfikacji w układ zamykanej dyszy wtryskowej (Rysunek 1).

Częstą praktyką przy długich czasach chłodzenia jest stosowanie opóźnienia dozowania, w celu obniżenia ryzyka przegrzania i degradacji stopu.

Istnieją ogólne wytyczne prędkości obwodowych dozowania dla poszczególnych typów tworzywa (Tabela 1). Musisz zwrócić uwagę na fakt, że ogólne wytyczne nie uwzględniają dodatków do tworzyw, które mogą ulegać uszkodzeniu podczas zwiększonych prędkości dozowania. Najlepszym źródłem dotyczącym dopuszczalnych prędkości jest karta techniczna przetwarzanego materiału lub bezpośredni kontakt z dostawcą w przypadku braku takiej informacji we wspomnianej karcie.

Prędkość obrotowa ślimaka (RPM) jest uzależniona od średnicy ślimaka. Niektóre maszyny starszego typu nie mają możliwości programowania prędkości obwodowej. W takim przypadku można posłużyć się wykresem do ustalenia prędkości obrotowej w zależności od średnicy ślimaka i oczekiwanej prędkości obwodowej (Rysunek 2).

Profilowanie prędkości dozowania

Profilowanie prędkości dozowania możesz stosować przy długich drogach pobierania tworzywa. Na przykład mniejsza prędkość przy rozpoczynaniu dozowania zmniejsza moment generowany przez układ napędowy na ślimaku. Ponadto dobrą praktyką jest zmniejszenie prędkości przed osiągnięciem drogi dozowania. Dzięki czemu osiągniemy zdecydowanie lepszą dokładność plastyfikacji (Rysunek 3).

Podsumowanie

Prędkość dozowania stanowi kluczowy element przy programowaniu wtryskarki. W rezultacie wartości dostosowane do wymogów przetwarzanego tworzywa zapewnią świadomą produkcję z nastawieniem na jakość wyrobu.

Artykuł „Prędkość dozowania” znajdziecie w czasopiśmie PlastNews w ramach cyklu „Ustawianie parametrów procesu wtrysku tworzyw sztucznych”. Ponadto poniżej, jak już zawsze czynię, zamieszczam link do pobrania wersji .pdf

POBIERZ PDF: Prędkość dozowania

Artykuł Prędkość dozowania pochodzi z serwisu ASCONS.

Należy pamiętać, że zalecana temperatura przetwórstwa, to temperatura rzeczywista uplastycznionego stopu. Nastawcze temperatury układu plastyfikacji nie są miarodajne i nie powinny być uznawane za temperaturę stopu. W trakcie pracy wtryskarki temperatura będzie ulegać zmianie. Ciepło tarcia podczas fazy uplastyczniania, ustawiony profil temperaturowy, stopień wykorzystania pojemności dozowania, to kilka czynników wpływających na zmianę temperatury.

Procedura weryfikacji temperatury stopu

Do wykonania pomiaru temperatury stopu niezbędny będzie czujnik temperatury z termoparą zanurzeniową. Czujnik na podczerwień oraz kamera termowizyjna nie są odpowiednimi urządzeniami do pomiaru temperatury stopu. Tworzywo w kontakcie z temperaturą otoczenia szybko się wychładza i ten efekt zaburza dokładny pomiar.

Przykładowa procedura pomiaru:

• Pozwól maszynie pracować w cyklu automatycznym przez około 15-20 minut w celu stabilizacji temperatury.
• Podgrzej wstępnie termoparę by wykonać dokładny pomiar (możesz to zrobić np. poprzez umieszczenie jej w pobliżu wykonanego wcześniej przetrysku tworzywa).
• Odjedź agregatem i wykonaj przetrysk tworzywa.
• Zanurz termoparę w stopie i zataczaj ósemki. Brak ruchu termoparą nie pozwoli odczytać rzeczywistej wartości temperatury z powodu szybkiego wychładzania termopary i odbioru ciepła ze stopu (Rysunek 2).
• Zarejestruj maksymalną wartość temperatury.

Zarejestrowana temperatura podczas pomiaru powinna mieścić się w zalecanym zakresie przetwórstwa tworzywa, podanym w karcie technicznej materiału.

Bardzo ważnym aspektem podczas ustawiania temperatur przetwórstwa jest zapoznanie się z wcześniej wspomnianą kartą techniczną. Wynika to z faktu, że w jednej grupie materiałowej np. PP, możemy mieć różne zalecane zakresy temperatur przetwarzania.

• Za wysoka temperatura stopu może doprowadzić do degradacji stopu i dodatków powodując wady na wypraskach np. srebrzenia lub miejscowe odbarwienia.
• Za niska temperatura utrudni homogenizację tworzywa, wymusi stosowanie wyższych ciśnień na maszynie lub w skrajnym przypadku doprowadzi do jej uszkodzenia.

Profilowanie temperatury układu plastyfikacji

Ustawienia temperatur jednostki plastyfikacji w celu osiągnięcia właściwych parametrów przetwórstwa są różne dla tworzyw amorficznych i częściowo krystalicznych. Jednostka dozowania jest przeważnie wyposażona w co najmniej trzy strefy grzewcze, a każda z tych stref może zostać ustawiona na inną wartość temperatury. Dzięki temu uzyskujemy możliwość stosowania profilu temperatury. Zanim rozpoczniemy profilowanie temperatury musimy być świadomi, że w standardowej budowie ślimaka możemy wyróżnić trzy podstawowe strefy:

1. Strefa zasilania, gdzie granulat trafia zaraz z podajnika. W tej strefie nie możemy dopuścić do wczesnego uplastycznienia ponieważ zablokujemy ujście dla powietrza i możemy doprowadzić do zaczopowania gardzieli podajnika. W tej strefie ustawiamy temperaturę w jej dolnym zalecanym zakresie.
2. Strefa sprężania, gdzie następuje uplastycznienie materiału i wypchnięcie powietrza.
3. Strefa dozowania, gdzie następuje ujednorodnienie stopu pod kątem temperatury i przekazanie materiału przed czoło ślimaka.

Polimery częściowo krystaliczne wymagają do uplastycznienia większej energii niż tworzywa amorficzne, co wymusza stosowanie dla nich większych temperatur w obszarze zasilania. Tworzywa częściowo krystaliczne mogą być wrażliwe na podwyższone temperatury lub nie wytrzymywać długich czasów przebywania w wyższych temperaturach, co będzie skutkowało koniecznością jej obniżenia w kolejnych strefach. Będzie to prowadziło do powstaniem profilu z widocznym garbem. Dla tworzyw amorficznych taki profil nie będzie wymagany, ponieważ nie potrzebują tak dużej energii do uplastycznienia. Przykładowe profile przedstawia Rysunek 3.

Profil z garbem może być stosowany w przypadku materiałów, które są zbrojone włóknem szklanym. Dzięki zastosowaniu wyższej temperatury w początkowej fazie zmniejszamy wpływ erozyjny włókna szklanego na ślimak, co zwiększy żywotność układu plastyfikacji i tym samym zmniejszy koszty eksploatacji.

Czynniki wpływające na zmianę temperatury

Stabilność termiczna stopu to podstawa przy produkcji wyprasek o wysokiej jakości. Aby temu sprostać, maszyna musi być serwisowana przez wykwalifikowany personel. Wszelkie czynniki mające wpływ na zaburzenie tej stabilności powinny być niezwłocznie usuwane. Takimi czynnikami mogą być:

• Zmiana miejsca grzałek na cylindrze.
• Wysunięcie lub uszkodzenia termopary np. w wyniku zalania tworzywem.
• Zastosowanie odmiennej termopary np. „K” zamiast „J” bez wprowadzenia korekcji w sterowniku maszyny.
• Zmiana geometrii ślimaka np. w wyniku zużycia układu plastyfikacji.
• Brak okresowej kalibracji tj. tzw. „nauki grzania”.

Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie branżowym PlasNews 12/2021. Poniżej możecie pobrać artykuł w formacie .pdf.

POBIERZ .PDF – Dobór temperatury układu plastyfikacji. ascons.pl.

Artykuł Temperatury układu plastyfikacji pochodzi z serwisu ASCONS.

Nie zmienia to jednak faktu, że oba zjawiska mogą być powodem wielu problemów jakościowych z produkowanymi przez nas częściami. Poza wadami wizualnymi muszę wspomnieć również o ewentualnych postojach, które będą wynikać z zaczopowania, zatkania układu podawania tworzywa. Zanim jednak omówię możliwe wady, jakie mogą wynikać z występowania włosów anielskich i pyłu, opiszę ich definicję.

Włosy anielskie i pył – definicja

Włosy anielskie możecie rozpoznać jako cienkie, długie nitki przypominające włosy. Powstają najczęściej wtedy, kiedy załadowujemy silos granulatem lub zaciągamy materiał przy pomocy systemu podciśnienia do wtryskarki. Zerknijcie na Rysunek 1, który przedstawia włosy anielskie. Jak widzicie – nie ma w nich nic anielskiego dlatego musimy się wystrzegać tego typu zjawisk w naszych miejscach pracy.

Pył, który możemy zauważyć w granulacie to małe cząsteczki stałe, które oderwały się od naszej przysłowiowej granulki. Jeżeli ktoś z Was jeszcze nie widział pyłu to zachęcam do zerknięcia do pojemników, w których składujecie tworzywa. Tam z pewnością dostrzeżecie jego obecność.

Jak powstają?

Musimy poznać sposób powstawania problemu, żeby go wyeliminować . Włosy anielskie i pył to przede wszystkim efekt tarcia o rury i kolanka w systemie zasypowym naszych silosów i/lub centralnym systemie dystrybucji tworzywa na wtryskowni. Całkowita eliminacja włosów anielskich i pyłu w niektórych przypadkach może być niemożliwa. Z pewnością jednak możemy ten efekt zminimalizować na tyle, żeby nie stanowił on problemu podczas produkcji.

Obejrzyjcie proszę poniższy film, który w przystępny sposób pozwoli Wam zrozumieć mechanizm powstawania anielskich włosów. Na filmie poznacie też możliwy sposób rozwiązania problemu, który proponuje firma Hammertek.

Sposób powstawania anielskich włosów.

Największa koncentracja ciepła występuje na wszelkiego rodzaju łukach, gdzie siły odśrodkowe są największe. Najbardziej podatne na wzrost temperatury na takim zakręcie są przede wszystkim polimery „miękkie” tj. PP, PE.

Dlaczego włosy anielskie i pył są niepożądane w procesie wtrysku?

Coraz większe wymagania jakościowe, jakie stawiają przed nami nasi klienci, zmuszają nas do analizy szczegółów każdego etapu procesu. Jeżeli nie będziemy brać pod uwagę wad, które mogą generować anielskie włosy lub też pył w przetwarzanym granulacie, to będzie nam ciężko zrozumieć przyczyny ich powstawania. Problematyczne obszary to przede wszystkim:

1. Jakość wypraski:
   • ciemne wtrącenia,
   • białe kropki (nieroztopione cząsteczki pyłu),
   • smugi (Rysunek 2),
   • wady powierzchniowe,
   • obniżone właściwości mechaniczne wyprasek,
   • przy produkcji wyprasek przeźroczystych (np. z PMMA, PC, PS) – utrata transparentności (Rysunek 2).
2. Wtryskarka:
   • zaczopowanie gardzieli, gdzie wpada tworzywo do cylindra (Rysunek 3),
   • zwiększone zużycie ślimaka i cylindra przez zwęglony pył,
   • zwiększone przestoje maszyny i zwiększone koszty czyszczenia układów plastyfikacji,
   • zaleganie pyłu na podajnikach, częściach maszyny.

Co zrobić, żeby zmniejszyć ryzyko ich występowania?

Jak już wiemy, dlaczego powstają i co mogą powodować, to teraz musimy zrobić wszystko, żeby zmniejszyć ryzyko ich występowania.

1. Jeżeli korzystasz z silosów to:
   • ogranicz ciśnienie rozładunku do max. 0,9 – 1,0 bar. Dzięki temu ograniczysz prędkość ruchu granulatu w rurach i ich tarciu na zakrętach,
   • zminimalizuj ilość załamań rury łączącej samochód rozładowujący z silosem.
2. W centralnym systemie podawania:
   • minimalizuj ilość zakrętów lub kąt (np. z 90 stopni do 45 stopni) w systemie dystrybucji tworzywa po hali,
   • jeżeli nie możesz zmniejszyć ilości zakrętów lub kąta to rozważ zastosowanie rozwiązania jak na przedstawionym wyżej filmie,
   • zadbaj o szczelność układu podawania. Jeżeli układ jest nieszczelny, spada w nim podciśnienie i granulat zwiększa tarcie o rurociąg podnosząc swoją temperaturę. Nie wspominając o utracie energii

Bywając w różnych zakładach przetwarzających tworzywa sztuczne lub rozmawiając z wieloma technologami, ustawiaczami, inżynierami czy też kierownikami tych zakładów na opisany powyżej temat spotykam się ze sporym zdziwieniem. Dlaczego? Skąd to zdziwienie? Ponieważ w większości firm nikt się nad powyższym problemem w ogóle nie zastanawia. Chciałbym, żeby ten wpis na moim blogu dał Ci do myślenia, żebyśmy wszyscy zaczęli zwracać uwagę na obszar dystrybucji tworzywa po hali produkcyjnej.

Do zobaczenia/przeczytania w następnym wpisie

Artykuł Włosy anielskie i pył pochodzi z serwisu ASCONS.